DE249643C

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Publication number: DE249643C
Application number: DENDAT249643D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 249643 -KLASSE \Sö. GRUPPE

unmittelbar aus Erz.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. September 1910 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, dazu bestimmt, Roheisen in schmiedbares Eisen umzuwandeln, wobei der dazu verwandte Apparat auch zum Rösten der Erze und zur Reduktion von Eisen und Stahl unmittelbar aus Erz dienen kann. Auf den Zeichnungen ist der Apparat dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι den eisernen Rumpf des Apparates mit

ίο den Zapfen K, K', Fig. 2 den Vertikalschnitt des Rumpfes in der Richtung A-A' (auf Fig. i), Fig. 3 den Grundriß des ganzen Apparates, Fig. 4 den Vertikalschnitt des Apparates in der Richtung P-P' (auf Fig. 3) mit der Ausmauerung, Fig. 5 den Horizontalschnitt in der Richtung B-B', Fig. 6 eine Seitenansicht des Apparates in Verbindung mit dem zur Vorwärmung der in dem Apparat einzuführenden Luft dienenden Regenerator, Fig. 7 das dazugehörige Röhrensystem im Längsschnitt. Fig. 8 ist eine Ansicht des Röhrensystems von vorn. Der Apparat besteht aus einem eisernen Gerüst, gebildet von zwei paar Reifen α, α (einem oberen und einem unteren) aus Winkeleisen und einem inneren Reifenpaar b, b aus Flacheisen ; an diese Reifen sind die Querringe c, c genietet, welche die Reifen α, α und b, b miteinander verbinden und so ein ringförmiges Gerippe von innen ovalem und außen abgeflachtem Querschnitte bilden, das mit feuerfestem Material ausgemauert ist und dessen nach außen freiliegende Wandungen durch Blechplatten abgedeckt sind. Der Apparat wird auf dem Zapfen K, K' drehbar von den Ständern I getragen. Die Zapfen mit den Platten h, h (aus einem Stück) sind an die Ringe c, c befestigt und diese wieder untereinander durch die Streben h'', h' verbunden. Neben den Zapfen bringt man eine Öffnung an, durch die man den Vorgang im Innern des Ofens beobachten kann. In Fig. 6 geben die punktierten Linien die Lage des Apparates an, die derselbe beim Einsetzen des Roheisens bzw. Entleeren des fertig geschmolzenen Metalls einnimmt. An einer Seite, zweckmäßig im rechten Winkel zu den Zapfen K, K', bringt man die Öffnung.g an, in welche das Rohr e mündet. Dieses Rohr e bildet die Mündung eines aus etwa 50 mm starken eisernen Röhren bestehenden Systems, das sich an den Enden bei m erweitert. Das hintere Ende ist mit dem Luftzufuhrrohr n, das vordere Ende durch den Rohrstutzen t mit dem Düsenrohr e verbunden, durch dessen seitliche Öffnung i die Vorerwärmte Luft in den Apparat tritt. Das Röhrensystem r ist mit dem zum Erwärmen des Luftstromes dienenden Mantel M, M' umgeben (Fig. 6), welcher an der dem Apparat zugewandten Seite mit dem Ausziehrohr χ versehen ist, das in einer trichterförmigen Erweiterung x' endet. Das Rohr χ ist an der Düse β befestigt und mit seitlichen Handhaben s, s versehen, die auf horizontalen Gleitschienen verschiebbar gelagert sind, so daß dieses Rohr zusammen mit der Düse e aus dem Rohrmantel M ausgezogen oder dort eingeschoben werden kann. Der Mantel M, M' wird auf Ständern von solcher Höhe (Fig. 6) angebracht, daß sich die Düse e

in gleicher Höhe mit der Mitte des Halses g befindet, wenn der Apparat in horizontale Lage gebracht ist. Das hintere Ende des Mantels M ist geschlossen und hat ein Abzugrohr Q.
Man hat es nun in der Hand, das Rohr derart in der Längsrichtung zu verschieben, daß die um Rohr e austretenden heißen Gase, wie durch Pfeilrichtung gekennzeichnet, wieder zurückziehen und das Röhrensystem r, die Röhren e

ίο und t sowie die Erweiterungen in, m bestreichen, so daß eine Erhitzung der zugeführten Luft durch die abziehenden, hoch erhitzten Gase stattfindet, die dann durch das am hinteren Ende des Mantels M' angebrachte Abzugrohr Q abgeleitet werden. Durch die Wirkung der Gase und der durch sie erwärmten Gebläseluft in entgegengesetzter Richtung aufeinander wird die größte Wärme ausnutzung erzielt.

Nach gehöriger Anwärmung des Apparates setzt man das der Umwandlung unterliegende Roheisen ein, gibt dem Apparat eine horizontale Lage und führt die Düse β ein, worauf man das Gebläse anläßt. Hierauf strömt die Luft durch die an der Düse e befindliche seitliche Öffnung i in den Apparat in horizontaler Richtung auf die Oberfläche des Metalls, durchströmt ihn rundum, ihre Wirkung auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls ausübend, und verläßt den Apparat wieder durch den Hals g, wie in Fig. 5 durch Pfeile angedeutet ist. Dabei vollzieht sich die Umwandlung des Roheisens in schmiedbares Eisen. Um den Gebläseluftstrom noch intensiver auf die Oberfläche des Metalls wirken zu lassen, kann man in dem oberen Teile des Apparates drei bis- vier Brücken einbauen, unter denen die Gebläseluft durchzieht und durch die sie gegen das flüssige Metallbad gepreßt wird. Oben in der Brücke läßt man eine Öffnung, um eine Stauung des Metalls beim Kippen des Apparates zu verhindern. Nach Beendigung des Prozesses, nachdem man die Luftzufuhr abgestellt hat, schiebt man das Rohr χ mit der Düse e wieder in den Mantel m und kippt dann den Apparat. Man kann den Apparat auch ohne

+5 Regenerator benutzen; in diesem Falle wird das Luftzuführrohr unmittelbar mit der Düse β verbunden.

Der vorbeschriebene Apparat kann auch zu anderen metallurgischen Arbeiten, wie z. B.

zum Rösten und Reduzieren der Erze, verwandt werden. Um beim . Rösten schwefelhaltiger Erze eine vollständige Ausscheidung des Schwefels aus dem Erz zu erhalten, sind eine hohe Temperatur, ein oxydierendes Gas und vor allem für die Gase ein freier Zutritt zu den einzelnen Erzstücken bedingt. In dem neuen Apparat werden diese Bedingungen durch seine Bauart und Wirkung erfüllt. Man verteilt das Erz in dünnen Schichten so in. dem Ofen, daß die einzelnen Stücke locker aufeinander zu liegen kommen und so dem Gas von allen Seiten freien Zutritt gestatten. Die Kohle ist gesondert vom Erz an dem Gebläseluftzufuhrrohr zu lagern; infolgedessen geht der Sauerstoff der Luft, weil er zuerst die Kohlenlage passieren muß, in Kohlensäure über. Durch den freien Zutritt zu den einzelnen Erzstücken erstreckt sich die Oxydationswirkung der Kohlensäure auf die gesamte Oberfläche der Erzstücke, und wenn letztere durch das Rösten gerissen und gespalten sind, so dringt das Gas unter dem Drucke der Gebläseluft in die sich bildenden Spalten, Risse und setzt seine Oxydationswirkung im Innern der Stücke fort, wodurch gleichzeitig eine energische Absonderung von Schwefel und eines großen Teiles anderer schädlicher Beimengungen bewirkt wird. Dabei wird die entstandene schweflige Säure vom Luftstrome mitgerissen, auch wird das bei freiem Luftzutritt verbrennende Arsen in das Anhydrit der Arsensäure übergeführt. Ein Zusammenbacken der Erzstücke kann in diesem Apparat nicht stattfinden, weil infolge der lockeren Lagerung'die Sand- und Staubteilchen vom Gasstrome erfaßt und nach außen mitgerissen werden. Zum Abfangen der mitgerissenen Staub- u. dgl. Körner kann auf dem Weg des Gasstromes vom Austritt g bis zum Regenerator ein Sammler in die Leitung eingeschaltet werden. Da in dem Staub auch Eisenoxydteilchen mitgerissen werden, kann man hierfür auch einen magnetischen Apparat einschalten.

Nach Beendigung des Röstprozesses hat man den fertig erhitzten Arbeitsraum und das gereinigte und ebenfalls erhitzte Erz, das eine Temperatur aufweist, bei welcher das Eisen leicht aus dem Eisen durch Kohlenstoff reduziert wird. Will man nach Schluß des Prozesses das Metallbad kohlenstoffreicher haben, so setzt man Holzkohlen zu und verschließt die Öffnung g; dabei wird der Kohlenstoff der Kohle von dem geschmolzenen Metall absorbiert ; um dies zu beschleunigen, kann man den Apparat einigemal kippen und so das Metall durchmischen. Zusammen mit der Kohle kann man, wenn erforderlich, auch Mangan- oder Kieselerz einsetzen. Mangan und Silicium werden dann leicht in dem kohlenstoffreichen Metallbad reduziert und gehen in das geschmolzene Metall über. In dieser Hinsicht bietet der Apparat den bisher bekannten Öfen gegenüber einen bedeutenden Vorteil, weil bei diesem keine so günstigen Bedingungen für die Reduktion von Mangan und Silicium vorhanden sind. Wenn man in angegebener Weise in dem beschriebenen Apparat Erze röstet und reduziert, so kann man sogar ohne Anwendung von Kalk ein ganz schwefelfreies Eisen erhalten. Um die Entzündung des Kohlenoxyds an der atmosphärischen Luft beim Austritt aus dem Apparat zu vermeiden, muß man das Rohr χ fest auf den Hals g schieben und nötigenfalls noch mit Asbest umwickeln.

Setzt man das Gebläse ohne Kohlenzusatz fort, so oxydiert der Sauerstoff der eingeführten Luft die Beimengungen des Roheisens und man erhält Schweißeisen und Stahl. Die zur Flüssigerhaltung des Eisens notwendige hohe Temperatur ergibt sich aus der Verbrennung der Beimengungen des Roheisens sowie eines Teiles des Eisens, wobei das sich bildende Eisenoxyd durch die Gebläseluft aus dem Apparate getragen wird;

ίο hierbei spart man die zur Reduktion der Fe₂ O₃ in Eisen nötige Wärme.

Durch Anwendung dieses neuen Verfahrens und Apparates erzielt man entgegen anderen ähnlichen Vorrichtungen und Verfahren eine Anzahl Vorteile, von denen einige nachstehend erwähnt seien. So z. B. wird dadurch, daß die Gebläseluft auf die Oberfläche des Metallbades gerichtet ist, ein Aufwallen und infolgedessen ein Herausspritzen des flüssigen Metalls, wie das beim Bessemerverfahren der Fall ist, verhütet. Da die Gase im Apparat, weil sie über die Oberfläche streichen, einen sehr langen Weg (etwa 10 m) zurücklegen müssen, so üben sie eine längere und stärker wirkende Oxydation aus und sichern eine vollkommenere Wärmeausnutzung und Wechselwirkung zwischen sich und den im Metall enthaltenen Beimengungen. Weil in den mit der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in Berührung kommenden Gasen kein Kohlenoxyd vorhanden ist, haben die in der Schlacke enthaltenen Schwefelsalze keine Möglichkeit, sich zu reduzieren und in Gestalt von Schwefel in das Eisen zurückzukehren, wie dies beim Bessemerverfahren der Fall ist, sondern sie werden von der Schlacke festgehalten. Während des Prozesses im Apparat werden die Ausmauerungs- und Deckplatten über dem geschmolzenen Metall stark erhitzt; um dies auszunutzen, kippt man den Apparat um 180 °, so daß sich das Metall auf die erhitzten Flächen ergießt, wo man es bei geschlossenem Hals g abstehen läßt. So werden dabei die vom Metall absorbierten Gase abgeschieden und man erhält bei längerem Abstehenlassen einen vollkommenen, blasenfreieh Stähl. Zu erwähnen ist noch, daß bei dem neuen Apparat die Windkasten und Formen, wie sie beim Bessemerapparat nötig sind, wegfallen.

Claims

,₀ Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Umwandlung von Roheisen in schmiedbares Eisen durch Frischen mittels erforderlichenfalls vorgewärmter Luft in einem ringförmigen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeblasene Luft- 55 strom in wagerechter Richtung über die Oberfläche des Roheisens so geleitet wird, daß er das ringförmige Gefäß vollständig durchströmt und es, an die Einströmungsstelle zurückgelangt, verläßt, um erforder- lichenfalls zur Vorwärmung der frischen Luft verwendet zu werden.
2. Ringförmiger Frischbehälter zur Ausführung des unter 1 angegebenen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß er an zwei Zapfen drehbar gelagert ist und an der einen Seite, zweckmäßig rechtwinklig zu dem einen dieser Zapfen, eine Öffnung besitzt, durch die die Frischluft mittels eines düsenartigen Rohres eingeführt und die Abhitze abgeleitet wird.
3. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 2 zum Rösten und Reduzieren von Erzen in der Weise, daß den Reduktionsgasen bzw. der Luft durch ein lockeres und in dünnen Schichten verteiltes Einsetzen des Erzes von allen Seiten ein freier Zutritt zu den einzelnen Erzstücken ermöglicht wird, wobei ein Zusammenbacken des Erzes dadurch verhindert wird, daß im Erweichungsstadium die Staubteilchen durch den Gebläseluftstrom fortgeblasen werden.
4. Ausführungsart der Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,. daß der Behälter während des Betriebes urn 180° gekippt wird, um das Metall auf die während des Schmelzprozesses stark erhitzte Futterwölbung und Deckenplatten über dem geschmolzenen Metall zu kippen, um es dort längere Zeit bei geschlossener Öffnung abstehen zu lassen, wobei durch die Ausscheidung der vom Metall absorbierten Gase die Blasigkeit des Gusses verringert wird.
5. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem Rekuperator zur Ausnutzung der Abhitze für die Erwärmung der Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführungsrohre (r, t) von einem Mantel umgeben sind, durch den die Abhitze abzieht, wobei sowohl das Mündungsrohr (e) für die. Luft als auch das vordere Ende (x) des Mantels teleskopartig verschiebbar eingerichtet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.